Rozpouští se Jupiterovo srdce?

Za určitých okolností může člověk „ztratit srdce“. Nové výpočty napovídají, že i Jupiter pomalu ztrácí své „srdce“ – kamenné jádro obří planety se rozpouští podobně jako šumivá tableta vhozená do vody. Výzkumná práce může astronomům pomoci vysvětlit, proč se jádro Jupiteru zdá být menší a jeho atmosféra bohatší na těžké chemické prvky, než se doposud předpokládalo.

Obří planety podobné Jupiteru a Saturnu zahájily svůj život jako pevná tělesa složená z horniny a ledu. Když jejich hmotnost postupně narostla do desetinásobku hmotnosti Země, jejich vlastní gravitace přitahovala okolní plyn z rodné mlhoviny, čímž kolem sebe vytvořila hustou a rozsáhlou obálku složenou převážně z vodíku. Celková hmotnost Jupiteru 318krát převyšuje hmotnost zeměkoule.

Kupodivu některé studie naznačují, že jádro planety Jupiter může mít hmotnost menší než 10 hmotností Země, zatímco jádro jeho menšího sourozence – Saturnu – má pravděpodobnou hmotnost 15 až 30 hmotností Země. V uplynulém roce skupina vědců pod vedením Shu Lin Li z univerzity v Pekingu (Čína) nabídla hrůzostrašné vysvětlení – v dávné době se s Jupiterem srazily kamenné planety větší než Země, čímž došlo k vypaření velké části planetárního jádra.

Tento scénář rovněž vysvětluje další záhadu – proč atmosféra planety Jupiter obsahuje vyšší podíl těžkých prvků než Slunce, jehož složení reprezentuje složení zárodečné mlhoviny, ze které se zrodilo nejen Slunce, ale i všechny planety.

Hugh Wilson a Burkhard Militzer (University of California, Berkeley) navrhují konkurenční řešení – ač ne méně děsivé: jádro planety Jupiter se od svého vzniku před 4,5 miliardami roků postupně rozpouští.

Množství výpočtů

Někteří astronomové navrhovali, že velký tlak a vysoká teplota v srdci Jupiteru může způsobit, že jeho jádro se pomalu rozpouští do okolní atmosféry, kde je tak vysoký tlak, že se plyn chová v podstatě jako kapalné prostředí.

„My jsme se pokusili vypočítat, zda k tomu skutečně může docházet,“ říká Hugh Wilson.

Vědci použili rovnice kvantové mechaniky, aby zjistili, jak oxid hořečnatý (MgO) – který je podstatnou složkou Jupiterova jádra – reaguje za podmínek, jaké panují v nitru Jupiteru: za tlaku přibližně 40 miliónů atmosfér a za teploty 20 000 °C. Takovéto podmínky nemůžeme vytvořit v pozemských laboratořích – některé experimenty se mohly přiblížit předpokládaným hodnotám tlaku, avšak teplota v nitru Jupiteru je podstatně vyšší.

Bylo zjištěno, že oxid hořčíku se skutečně za těchto podmínek rozpouští do okolní kapaliny. „Můžete si to představit tak, jako byste měli na dně sklenice nějakou sůl. Po nalití teplé vody se začne sůl rozpouštět, slaná voda se drží ve spodní části sklenice, zatímco méně slaná voda je nahoře,“ říká Hugh Wilson.

Astronomové předpokládají, že rozpouštějící se hornina se může postupem času zamíchat do okolního prostředí. „To by mohlo alespoň částečně vysvětlit obohacení vnějších vrstev atmosféry těžšími prvky, a také skutečnost, že jádro Jupiteru může být menší, než vyplývá z modelování jeho vzniku,“ dodává Hugh Wilson.

Výpočty také naznačují, proč Saturn – který má asi třetinovou hmotnost než Jupiter – má mohutnější jádro. Podmínky uvnitř planety s prstencem nejsou tak extrémní jako v nitru Jupiteru, takže jádro planety Saturn se pravděpodobně bude také rozpouštět, avšak tento proces „bude mnohem pozvolnější,“ vysvětluje Hugh Wilson.

Planety bez srdce

Tento proces je pravděpodobně ještě mnohem rychlejší u planet s větší hmotností, než má Jupiter, předpokládají astronomové. Dave Stevenson (California Institute of Technology, Pasadena) souhlasí. „Eroze jádra je pravděpodobně mnohem efektivnější než nabírání hmotnosti.“

„Předpokládám, že planety typu velkého super-Jupiteru vůbec žádné kamenné jádro nemají,“ říká Hugh Wilson. „Pokud je tomu tak, měl by se v atmosférách obřích planet, nacházejících se mimo naši Sluneční soustavu a obíhajících kolem jiných hvězd než Slunce, projevit zvýšený výskyt těžších prvků, což bychom mohli být schopni budoucími velkými dalekohledy detekovat.“

Bude Hugh Wilson truchlit nad tím, že se jádro planety Jupiter rozpouští? „Zcela naopak. Je to určité znamení, že se Jupiter stále ještě vyvíjí – ještě se nedostal do rovnovážného stavu,“ tvrdí Hugh Wilson.

Při hledání odpovědi na otázku skutečné hmotnosti jádra Jupiteru nám pomohou přesná měření gravitačního pole planety, která bude provádět americká sonda Juno. Její start k obří planetě se uskutečnil v srpnu 2011, k Jupiteru má doletět v roce 2016.

Zdroj: http://www.newscientist.com/article/dn21317-jupiters-heart-is-dissolving.html

autor: František Martinek